(57)【要約】【課題】本発明は、耐摩耗性と靭性とを高度に両立させた刃先交換型切削チップを提供することを目的とする。【解決手段】本発明の刃先交換型切削チップは、基材と被覆層を有し、該被覆層は内層と外層を含み、該外層は元素周期律表のＩＶａ族元素、Ｖａ族元素、ＶＩａ族元素、ＡｌおよびＳｉからなる群から選ばれる少なくとも１種の金属、またはこの金属と炭素、窒素、酸素およびホウ素からなる群から選ばれる少なくとも１種の元素とにより形成される化合物によって構成され、かつ切削に関与する部位において、逃げ面側における平均厚みをＡμｍ、すくい面側における平均厚みをＢμｍとした場合に、Ａ／Ｂ≦０．９となることを特徴とする。【選択図】図２
2007111838.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基材と、該基材上に形成された被覆層とを有する刃先交換型切削チップであって、
前記基材は、少なくとも１つの逃げ面と少なくとも１つのすくい面とを有し、
前記逃げ面と前記すくい面とは、刃先稜線を挟んで繋がり、
前記被覆層は、１以上の層からなる内層とその内層上に形成された外層とを含み、
前記外層は、元素周期律表のＩＶａ族元素、Ｖａ族元素、ＶＩａ族元素、ＡｌおよびＳｉからなる群から選ばれる少なくとも１種の金属によって構成されるか、または少なくとも１種の前記金属と炭素、窒素、酸素およびホウ素からなる群から選ばれる少なくとも１種の元素とにより形成される化合物によって構成され、かつ
前記外層は、切削に関与する部位において、前記逃げ面側における平均厚みをＡμｍ、前記すくい面側における平均厚みをＢμｍとした場合に、Ａ／Ｂ≦０．９となることを特徴とする刃先交換型切削チップ。
【請求項２】
前記外層は、切削に関与する部位において、前記逃げ面側における表面粗さＲaをＳμｍ、前記すくい面側における表面粗さＲaをＴμｍとした場合に、Ｓ／Ｔ≦０．９５となることを特徴とする請求項１記載の刃先交換型切削チップ。
【請求項３】
基材と、該基材上に形成された被覆層とを有する刃先交換型切削チップであって、
前記基材は、少なくとも２つの逃げ面と、少なくとも１つのすくい面と、少なくとも１つのコーナーとを有し、
前記逃げ面と前記すくい面とは、刃先稜線を挟んで繋がり、
前記コーナーは、２つの前記逃げ面と１つの前記すくい面とが交差する交点であり、
前記被覆層は、１以上の層からなる内層とその内層上に形成された外層とを含み、
前記外層は、元素周期律表のＩＶａ族元素、Ｖａ族元素、ＶＩａ族元素、ＡｌおよびＳｉからなる群から選ばれる少なくとも１種の金属によって構成されるか、または少なくとも１種の前記金属と炭素、窒素、酸素およびホウ素からなる群から選ばれる少なくとも１種の元素とにより形成される化合物によって構成され、かつ
切削に関与する前記コーナーを通り、そのコーナーを構成する２つの前記逃げ面がなす角度を前記すくい面上において２等分し、かつ前記すくい面から前記２つの逃げ面が交差する稜へと繋がる直線上において、前記外層は、前記コーナーから前記逃げ面側に０.５ｍｍ以上１ｍｍ以下となる線分区域における平均厚みをＡμｍ、前記コーナーから前記すくい面側に０.５ｍｍ以上１ｍｍ以下となる線分区域における平均厚みをＢμｍとした場合に、Ａ／Ｂ≦０．９となることを特徴とする刃先交換型切削チップ。
【請求項４】
前記外層は、前記直線上において、前記コーナーから前記逃げ面側に０.５ｍｍ以上１ｍｍ以下となる前記線分区域における表面粗さＲaをＳμｍ、前記コーナーから前記すくい面側に０.５ｍｍ以上１ｍｍ以下となる線分区域における表面粗さＲaをＴμｍとした場合に、Ｓ／Ｔ≦０．９５となることを特徴とする請求項３記載の刃先交換型切削チップ。
【請求項５】
基材と、該基材上に形成された被覆層とを有する刃先交換型切削チップであって、
前記基材は、少なくとも１つの逃げ面と少なくとも１つのすくい面とを有し、
前記逃げ面と前記すくい面とは、刃先稜線を挟んで繋がり、
前記被覆層は、１以上の層からなる内層とその内層上に形成された外層とを含み、
前記外層は、元素周期律表のＩＶａ族元素、Ｖａ族元素、ＶＩａ族元素、ＡｌおよびＳｉからなる群から選ばれる少なくとも１種の金属によって構成されるか、または少なくとも１種の前記金属と炭素、窒素、酸素およびホウ素からなる群から選ばれる少なくとも１種の元素とにより形成される化合物によって構成され、
前記内層は、前記刃先稜線から前記逃げ面側に０．４ｍｍ未満の距離を有して広がった領域と、前記刃先稜線から前記すくい面側に２ｍｍ未満の距離を有して広がった領域とにおいて露出しており、その露出部における内層の表面がアルミナ層またはアルミナを含む層で構成され、
前記外層は、前記内層の露出部から前記逃げ面の中心方向に０．４ｍｍ離れた地点よりさらに０．２ｍｍの幅を有して広がった領域における平均厚みをＡμｍとし、前記内層の露出部から前記すくい面の中心方向に０．４ｍｍ離れた地点よりさらに０．２ｍｍの幅を有して広がった領域における平均厚みをＢμｍとした場合に、Ａ／Ｂ≦０．９となることを特徴とする刃先交換型切削チップ。
【請求項６】
前記外層は、前記内層の露出部から前記逃げ面の中心方向に０．４ｍｍ離れた地点よりさらに０．２ｍｍの幅を有して広がった前記領域における表面粗さＲaをＳμｍとし、前記内層の露出部から前記すくい面の中心方向に０．４ｍｍ離れた地点よりさらに０．２ｍｍの幅を有して広がった前記領域における表面粗さＲaをＴμｍとした場合に、Ｓ／Ｔ≦０．９５となることを特徴とする請求項５に記載の刃先交換型切削チップ。
【請求項７】
前記基材は、超硬合金、サーメット、高速度鋼、セラミックス、立方晶型窒化硼素焼結体、ダイヤモンド焼結体、または窒化硅素焼結体のいずれかにより構成されることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の刃先交換型切削チップ。
【請求項８】
前記刃先交換型切削チップは、ドリル加工用、エンドミル加工用、フライス加工用、旋削加工用、メタルソー加工用、歯切工具加工用、リーマ加工用、タップ加工用、またはクランクシャフトのピンミーリング加工用のいずれかのものであることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の刃先交換型切削チップ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、刃先交換型切削チップ（スローアウェイチップと呼ぶこともある）に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、着脱自在に工具に取り付けて被削材を切削加工する刃先交換型切削チップが知られている。このような刃先交換型切削チップは、耐摩耗性や靭性を向上させることを目的として、超硬合金やサーメットからなる基材上にセラミックス等の硬質被膜を形成する構成のものが多数提案されている。
【０００３】
そして、このような構成の刃先交換型切削チップにおいては、硬質被膜の組成を変更したり、硬質被膜の厚みを逃げ面上とすくい面上とで変更させたりすることにより諸特性を向上させる試みが種々なされている（特許文献１〜４）。
【０００４】
また、上記のような硬質被膜の最外層として下層とは異なった色を有する層を形成し、この最外層の変色状態により刃先交換型切削チップの使用状態を判別しようとする試みがなされている（特許文献５）。
【０００５】
しかし、昨今のように高速切削をはじめとする高効率切削に対する要求が高まる中、このような高効率切削に必要とされる耐摩耗性と靭性とを高度に両立させた刃先交換型切削チップは未だ開発されていない現状にある。
【特許文献１】特開２００１−３４７４０３号公報
【特許文献２】特開２００４−１２２２６３号公報
【特許文献３】特開２００４−１２２２６４号公報
【特許文献４】特開２００４−２１６４８８号公報
【特許文献５】特開２００２−１４４１０８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、上述のような現状に鑑みなされたものであって、その目的とするところは、耐摩耗性と靭性とを高度に両立させた刃先交換型切削チップを提供することにある。特に、被削材の切り屑の温度が高くなるとともにすくい面側の耐摩耗性（耐クレーター摩耗性）が必要とされる鋼の高速切削に有効な刃先交換型切削チップを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明者は、上記課題を解決するために、切削加工時における刃先交換型切削チップと被削材との接触状態を鋭意研究したところ、図１に示したように刃先交換型切削チップ１の刃先稜線４の周辺部が被削材５に接し、逃げ面３が被削材５と対面するのに対してそのすくい面２が切り屑６側に位置する切削状況において、被覆層の厚みが薄くなる程靭性の向上には有利となること、および逆に耐摩耗性を向上させるためには被覆層の厚みを厚くする方が有利となること、という相反する特性が要求されることが明らかとなり、さらに研究を進めたところ前記前者の特性はとりわけ逃げ面で顕著になること、および前記後者の特性はすくい面で顕著になることが明らかとなった。本発明は、これらの知見に基づきさらに研究を重ねることによりついに完成させるに至ったものである。
【０００８】
すなわち、本発明は、基材と、該基材上に形成された被覆層とを有する刃先交換型切削チップであって、該基材は、少なくとも１つの逃げ面と少なくとも１つのすくい面とを有し、該逃げ面と該すくい面とは、刃先稜線を挟んで繋がり、上記被覆層は、１以上の層からなる内層とその内層上に形成された外層とを含み、この外層は、元素周期律表のＩＶａ族元素、Ｖａ族元素、ＶＩａ族元素、ＡｌおよびＳｉからなる群から選ばれる少なくとも１種の金属によって構成されるか、または少なくとも１種の上記金属と炭素、窒素、酸素およびホウ素からなる群から選ばれる少なくとも１種の元素とにより形成される化合物によって構成され、かつこの外層は、切削に関与する部位において、上記逃げ面側における平均厚みをＡμｍ、上記すくい面側における平均厚みをＢμｍとした場合に、Ａ／Ｂ≦０．９となることを特徴とする刃先交換型切削チップに係る。
【０００９】
ここで、上記外層は、切削に関与する部位において、上記逃げ面側における表面粗さＲaをＳμｍ、上記すくい面側における表面粗さＲaをＴμｍとした場合に、Ｓ／Ｔ≦０．９５となることが好ましい。
【００１０】
また、本発明は、基材と、該基材上に形成された被覆層とを有する刃先交換型切削チップであって、該基材は、少なくとも２つの逃げ面と、少なくとも１つのすくい面と、少なくとも１つのコーナーとを有し、該逃げ面と該すくい面とは、刃先稜線を挟んで繋がり、上記コーナーは、２つの上記逃げ面と１つの上記すくい面とが交差する交点であり、上記被覆層は、１以上の層からなる内層とその内層上に形成された外層とを含み、この外層は、元素周期律表のＩＶａ族元素、Ｖａ族元素、ＶＩａ族元素、ＡｌおよびＳｉからなる群から選ばれる少なくとも１種の金属によって構成されるか、または少なくとも１種の上記金属と炭素、窒素、酸素およびホウ素からなる群から選ばれる少なくとも１種の元素とにより形成される化合物によって構成され、かつ切削に関与する上記コーナーを通り、そのコーナーを構成する２つの上記逃げ面がなす角度を上記すくい面上において２等分し、かつ上記すくい面から上記２つの逃げ面が交差する稜へと繋がる直線上において、この外層は、上記コーナーから上記逃げ面側に０.５ｍｍ以上１ｍｍ以下となる線分区域における平均厚みをＡμｍ、上記コーナーから上記すくい面側に０.５ｍｍ以上１ｍｍ以下となる線分区域における平均厚みをＢμｍとした場合に、Ａ／Ｂ≦０．９となることを特徴とする刃先交換型切削チップに係る。
【００１１】
上記外層は、上記直線上において、上記コーナーから上記逃げ面側に０.５ｍｍ以上１ｍｍ以下となる線分区域における表面粗さＲaをＳμｍ、上記コーナーから上記すくい面側に０.５ｍｍ以上１ｍｍ以下となる線分区域における表面粗さＲaをＴμｍとした場合に、Ｓ／Ｔ≦０．９５となることが好ましい。
【００１２】
また、本発明は、基材と、該基材上に形成された被覆層とを有する刃先交換型切削チップであって、該基材は、少なくとも１つの逃げ面と少なくとも１つのすくい面とを有し、該逃げ面と該すくい面とは、刃先稜線を挟んで繋がり、上記被覆層は、１以上の層からなる内層とその内層上に形成された外層とを含み、この外層は、元素周期律表のＩＶａ族元素、Ｖａ族元素、ＶＩａ族元素、ＡｌおよびＳｉからなる群から選ばれる少なくとも１種の金属によって構成されるか、または少なくとも１種の上記金属と炭素、窒素、酸素およびホウ素からなる群から選ばれる少なくとも１種の元素とにより形成される化合物によって構成され、上記内層は、上記刃先稜線から上記逃げ面側に０．４ｍｍ未満の距離を有して広がった領域と、上記刃先稜線から上記すくい面側に２ｍｍ未満の距離を有して広がった領域とにおいて露出しており、その露出部における内層の表面がアルミナ層またはアルミナを含む層で構成され、上記外層は、上記内層の露出部から逃げ面の中心方向に０．４ｍｍ離れた地点よりさらに０．２ｍｍの幅を有して広がった領域における平均厚みをＡμｍとし、上記内層の露出部からすくい面の中心方向に０．４ｍｍ離れた地点よりさらに０．２ｍｍの幅を有して広がった領域における平均厚みをＢμｍとした場合に、Ａ／Ｂ≦０．９となることを特徴とする刃先交換型切削チップに係る。
【００１３】
上記外層は、上記内層の露出部から逃げ面の中心方向に０．４ｍｍ離れた地点よりさらに０．２ｍｍの幅を有して広がった領域における表面粗さＲaをＳμｍとし、上記内層の露出部からすくい面の中心方向に０．４ｍｍ離れた地点よりさらに０．２ｍｍの幅を有して広がった領域における表面粗さＲaをＴμｍとした場合に、Ｓ／Ｔ≦０．９５となることが好ましい。
【００１４】
また、上記基材は、超硬合金、サーメット、高速度鋼、セラミックス、立方晶型窒化硼素焼結体、ダイヤモンド焼結体、または窒化硅素焼結体のいずれかにより構成されることができる。
【００１５】
また、上記刃先交換型切削チップは、ドリル加工用、エンドミル加工用、フライス加工用、旋削加工用、メタルソー加工用、歯切工具加工用、リーマ加工用、タップ加工用、またはクランクシャフトのピンミーリング加工用のいずれかのものとすることができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の刃先交換型切削チップは、上述の通りの構成を有することから、耐摩耗性と靭性とを高度に両立させることに成功したものであり、特に、被削材の切り屑の温度が高くなるとともにすくい面側の耐摩耗性（耐クレーター摩耗性）が必要とされる鋼の高速切削に極めて有効な性能を示す。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明についてさらに詳細に説明する。なお、以下の実施の形態の説明では、図面を用いて説明しているが、本願の図面において同一の参照符号を付したものは、同一部分または相当部分を示している。また、各図面はあくまでも説明用の模式的なものであって、被覆層の膜厚と基材とのサイズ比やコーナーのアール（Ｒ）のサイズ比は実際のものとは異なっている。
【００１８】
＜刃先交換型切削チップ＞
本発明の刃先交換型切削チップは、基材と、該基材上に形成された被覆層とを有するものである。そして、本発明の刃先交換型切削チップは、ドリル加工用、エンドミル加工用、フライス加工用、旋削加工用、メタルソー加工用、歯切工具加工用、リーマ加工用、タップ加工用およびクランクシャフトのピンミーリング加工用のものとして特に有用である。
【００１９】
なお、本発明は、ネガティブタイプまたはポジティブタイプのいずれの刃先交換型切削チップに対しても有効であり、またチップブレーカが形成されているものおよびそれが形成されていないものの両者いずれに対しても有効である。
【００２０】
＜基材＞
本発明の基材を構成する材料としては、このような刃先交換型切削チップの基材として知られる従来公知のものを特に限定なく使用することができ、たとえば超硬合金（たとえばＷＣ基超硬合金、ＷＣの他、Ｃｏを含み、あるいはさらにＴｉ、Ｔａ、Ｎｂ等の炭化物、窒化物、炭窒化物等を添加したものも含む）、サーメット（ＴｉＣ、ＴｉＮ、ＴｉＣＮ等を主成分とするもの）、高速度鋼、セラミックス（炭化チタン、炭化硅素、窒化硅素、窒化アルミニウム、酸化アルミニウム、およびこれらの混合体など）、立方晶型窒化硼素焼結体、ダイヤモンド焼結体、または窒化硅素焼結体等を挙げることができる。
【００２１】
また、これらの基材は、その表面が改質されたものであっても差し支えない。たとえば、超硬合金の場合はその表面に脱β層が形成されていたり、サーメットの場合には表面硬化層が形成されていても良く、このように表面が改質されていても本発明の効果は示される。
【００２２】
また、基材の形状は、このような刃先交換型切削チップの基材の形状として知られる従来公知のものを特に限定なく採用することができる。たとえば、基材表面に平行な断面形状で表せば、菱形、正方形、三角形、円形、楕円形等の形状のものが含まれる。
【００２３】
そして、このような基材８は、たとえば図２に示すように少なくとも１つの逃げ面３と少なくとも１つのすくい面２とを有する構造を備えたものであり、この逃げ面３とすくい面２とは刃先稜線４を挟んで繋がり、この刃先稜線４が被削材に対する切削作用の中心的作用点となる。より好ましくは、このような基材８は、少なくとも２つの逃げ面３と、少なくとも１つのすくい面２と、少なくとも１つのコーナー９とを有する構造を備えたものであり、このコーナー９は２つの逃げ面３と１つのすくい面２とが交差する交点であり、切削作用の最も中心的作用点となる場合が多い。
【００２４】
なお、本願で用いる逃げ面、すくい面、刃先稜線およびコーナー等という表現は、基材の表面部だけではなく刃先交換型切削チップ１の最表面部に位置する部分や面とともに、後述する内層や外層等の各層の表面部や内部等に位置する相当部分をも含む概念である。
【００２５】
また、上記刃先稜線４は図２では直線状に形成されているがこれのみに限られるものではなく、たとえば円周状のもの、波打ち状のもの、湾曲状のもの、または屈折状のものも含まれる。また、このような刃先稜線やコーナーに対しては、面取り加工および／またはコーナーのアール（Ｒ）付与加工等の刃先処理加工を施すことができるが、このような刃先処理加工等により刃先稜線が明瞭な稜を構成しなくなったり、コーナーが明瞭な交点を形成しなくなった場合には、そのような刃先処理加工等がされたすくい面および逃げ面に対して刃先処理加工等がされない状態を想定してそれぞれの面を幾何学的に延長させることにより双方の面が交差する稜や交点を仮定的な稜や交点と定め、その仮定的に定められた稜を刃先稜線とし、仮定的に定められた交点をコーナーとするものとする。なお、すくい面と逃げ面とが刃先稜線を挟んで繋がるという表現および刃先稜線を有するという表現は、いずれも刃先稜線に対して上記のような刃先処理加工が施された場合も含むものとする。また、２つの逃げ面と１つのすくい面とが交差する交点という表現およびその交点がコーナーとなるという表現は、いずれもそのコーナーに対して上記のような刃先処理加工が施された場合も含むものとする。
【００２６】
また図２においては、すくい面２は平坦な面として示されているが、必要に応じてすくい面は他の構造、たとえばチップブレーカ等を有していてもよい。同じことが逃げ面３にも当てはまる。また、逃げ面３は図２において平坦な面として示されているが、必要に応じて（複数の面区域に区分する）面取りをしまたは別の仕方で平坦な面と異なる形状や曲面にしたり、チップブレーカを設けた形状にすることもできる。
【００２７】
なお、本発明の基材には、刃先交換型切削チップ１を工具に取り付ける固定孔として使用される貫通孔７が、上面と底面を貫通するように形成されていても良い。必要に応じ、この固定孔の他にまたはその代わりに、別の固定手段を設けることもできる。
【００２８】
＜被覆層＞
本発明の被覆層１１は、たとえば図３〜図１０に示したように上記基材８上に形成されるものであって、１以上の層からなる内層１２（図面では便宜的に１の層として表されている）とその内層１２上に形成された外層１３とを含むものである。以下、内層１２と外層１３とに分けて説明する。
【００２９】
なお、図３および図４は、ネガティブタイプ（すくい面２と逃げ面３とが９０°以上の角度をなして交差するもの）の刃先交換型切削チップ１の断面を模式的に表した概略断面図であり、図３はチップブレーカを有さず、図４はチップブレーカを有するものである。図５および図６は、ポジティブタイプ（すくい面２と逃げ面３とが鋭角をなして交差するもの）の刃先交換型切削チップ１の断面を模式的に表した概略断面図であり、図５はチップブレーカを有さず、図６はチップブレーカを有するものである。また、このような図３〜図６に対して、図７〜図１０は、後述のように刃先稜線近傍部において内層１２が表面に露出している状態を模式的に表した概略断面図である。
【００３０】
また、被覆層の厚み（内層と外層とからなる全体の厚み）は、１μｍ以上３２μｍ以下であることが好ましい。そして特に、逃げ面の厚みは１μｍ以上、より好ましくは２μｍ以上、さらに好ましくは３μｍ以上とすることが好ましく、すくい面の厚みは３μｍ以上、より好ましくは３．５μｍ以上、さらに好ましくは４μｍ以上とすることが好ましい。逃げ面の厚みが１μｍ未満、すくい面の厚みが３μｍ未満の場合、耐摩耗性等の諸特性の向上作用が十分に示されないためである。一方、３２μｍを超えてもそれ以上の諸特性の向上が認められないことから経済的に有利ではない。しかし、経済性を無視する限りその厚みは３２μｍ以上としても何等差し支えなく、本発明の効果は示される。このような厚みの測定方法としては、たとえば刃先交換型切削チップを切断し、その断面をＳＥＭ（走査型電子顕微鏡）を用いて観察することにより測定することができる。
【００３１】
＜内層＞
本発明の内層は、上記基材と後述の外層との間に１以上の層として形成されるものであり、刃先交換型切削チップの耐摩耗性や靭性等の諸特性を向上させる作用を有するものである。通常、この内層は、後述の外層とは異なった色を有していることが好ましく、基材の全面を覆うようにして形成されていることが好ましい。
【００３２】
そしてこの内層は、後述の外層と接する最上層としてアルミナ層またはアルミナを含む層を有していることが好ましい。このようにアルミナ層またはアルミナを含む層を最上層として有することにより、マイクロチッピングに起因する膜損傷を低減させることができ被覆層全体の耐摩耗性の向上に資するものとなる。
【００３３】
またさらにこのようなアルミナ層またはアルミナを含む層は、耐摩耗性を向上させる作用を有するだけではなく黒ずんだ色（正確にはそれ自身が黒色を呈するものではなく下地の色の影響を受けやすいものであるが、本願では単に黒色と表現することもある）を呈するため、その上に形成される後述の外層との間で特に顕著なコントラストを形成することができるというメリットも有することになる。
【００３４】
なお、ここでいうアルミナ（酸化アルミニウム、Ａｌ2Ｏ3）は、その結晶構造は特に限定されず、α−Ａｌ2Ｏ3、κ−Ａｌ2Ｏ3、γ−Ａｌ2Ｏ3またはアモルファス状態のＡｌ2Ｏ3が含まれるとともに、これらが混在した状態も含まれる。またアルミナを含むとは、その層の一部として少なくともアルミナを含んでいること（５０質量％以上含まれていればアルミナを含むものとみなす）を意味し、残部は後述するような化合物や、ＺｒＯ2、Ｙ2Ｏ3（アルミナにＺｒやＹが添加されたとみることもできる）等によって構成することができ、また塩素、炭素、ホウ素、窒素等を含んでいても良い。
【００３５】
また、このような内層は、少なくとも１以上の層が圧縮応力を有していることが好ましく、さらに切削に関与する部位において上記のアルミナ層またはアルミナを含む層が圧縮応力を有していることが特に好ましい。これにより、靭性を効果的に向上させることができる。この場合、逃げ面の圧縮応力をすくい面の圧縮応力よりも大きくすることにより、靭性をさらに向上させることができるため好ましい。
【００３６】
ここで、切削に関与する部位とは、後述の通り、被削材が接触する（最接近する）刃先稜線から逃げ面側およびすくい面側にそれぞれ３ｍｍの幅を有して広がった領域（後述の図１２における線分区域ｃおよびｄを包含する領域）を意味するものとする。なお、この圧縮応力の規定に関しては、この領域において内層が表面に露出している態様をも含むものとし、そのように露出する表面を構成するアルミナ層またはアルミナを含む層が圧縮応力を有している態様が含まれる。
【００３７】
また、圧縮応力とは、このような被覆層に存する内部応力（固有ひずみ）の一種であって、「−」（マイナス）の数値（単位：本発明では「ＧＰａ」を使う）で表される応力をいう。このため、圧縮応力が大きいという概念は、上記数値の絶対値が大きくなることを示し、また、圧縮応力が小さいという概念は、上記数値の絶対値が小さくなることを示す。因みに、引張応力とは、被覆層に存する内部応力（固有ひずみ）の一種であって、「＋」（プラス）の数値で表される応力をいう。なお、単に残留応力という場合は、圧縮応力と引張応力との両者を含むものとする。
【００３８】
そして、このような圧縮応力は、その絶対値が０．１ＧＰａ以上の応力であることが好ましく、より好ましくは０．２ＧＰａ以上、さらに好ましくは０．５ＧＰａ以上の応力である。その絶対値が０．１ＧＰａ未満では、十分な靭性を得ることができない場合があり、一方、その絶対値は大きくなればなる程靭性の付与という観点からは好ましいが、その絶対値が８ＧＰａを越えると被覆層自体が剥離することがあり好ましくない。
【００３９】
なお、上記残留応力は、Ｘ線応力測定装置を用いたｓｉｎ2ψ法により測定することができる。そしてこのような残留応力は内層中の圧縮応力が付与される領域に含まれる任意の点１０点（これらの各点は当該層の該領域の応力を代表できるように互いに０．１ｍｍ以上の距離を離して選択することが好ましい）の応力を該ｓｉｎ2ψ法により測定し、その平均値を求めることにより測定することができる。
【００４０】
このようなＸ線を用いたｓｉｎ2ψ法は、多結晶材料の残留応力の測定方法として広く用いられているものであり、たとえば「Ｘ線応力測定法」（日本材料学会、１９８１年株式会社養賢堂発行）の５４〜６６頁に詳細に説明されている方法を用いれば良い。
【００４１】
また、上記残留応力は、ラマン分光法を用いた方法を利用することにより測定することも可能である。このようなラマン分光法は、狭い範囲、たとえばスポット径１μｍといった局所的な測定ができるというメリットを有している。このようなラマン分光法を用いた残留応力の測定は、一般的なものであるがたとえば「薄膜の力学的特性評価技術」（サイぺック、１９９２年発行）の２６４〜２７１頁に記載の方法を採用することができる。
【００４２】
さらに、上記残留応力は、放射光を用いて測定することもできる。この場合、被覆層の厚み方向で残留応力の分布を求めることができるというメリットがある。
【００４３】
このような内層は、公知の化学的蒸着法（ＣＶＤ法）、物理的蒸着法（ＰＶＤ法、スパッタリング法等を含む）により形成することができ、その形成方法は何等限定されるものではない。たとえば、刃先交換型切削チップがドリル加工用やエンドミル加工用として用いられる場合、内層は抗折力を低下させることなく形成できるＰＶＤ法により形成することが好ましい。また、内層の膜厚の制御は、成膜時間により調整を行なうと良い。
【００４４】
また、公知のＣＶＤ法を用いて内層を形成する場合には、ＭＴ−ＣＶＤ（ｍｅｄｉｕｍ  ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ  ＣＶＤ）法により形成された層を含むことが好ましい。特にその方法により形成した耐摩耗性に優れる炭窒化チタン（ＴｉＣＮ）層を備えることが最適である。従来のＣＶＤ法は、約１０２０〜１０３０℃で成膜を行なうのに対して、ＭＴ−ＣＶＤ法は約８５０〜９５０℃という比較的低温で行なうことができるため、成膜の際加熱による基材のダメージを低減することができる。したがって、ＭＴ−ＣＶＤ法により形成した層は、基材に近接させて備えることがより好ましい。また、成膜の際に使用するガスは、ニトリル系のガス、特にアセトニトリル（ＣＨ3ＣＮ）を用いると量産性に優れて好ましい。なお、上記のようなＭＴ−ＣＶＤ法により形成される層と、ＨＴ−ＣＶＤ（ｈｉｇｈ  ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ  ＣＶＤ、上記でいう従来のＣＶＤ）法により形成される層とを積層させた複層構造のものとすることにより、これらの被覆層の層間の密着力が向上する場合があり、好ましい場合がある。
【００４５】
一方、このような内層は、１以上の層を積層して構成されるものであり、各層は元素周期律表のＩＶａ族元素（Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ等）、Ｖａ族元素（Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ等）、ＶＩａ族元素（Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ等）、ＡｌおよびＳｉからなる群から選ばれる少なくとも１種の金属と、炭素、窒素、酸素およびホウ素からなる群から選ばれる少なくとも１種の元素とにより形成される化合物により構成することができる。なお、内層を構成するこれらの化合物の組成比（原子比）は後述の外層を構成する化合物の組成比と同様の規定とすることができるため、その詳細は後述する。
【００４６】
ここで、たとえばこのような内層は上記の化合物としてアルミナ（Ａｌ２Ｏ3）を含むことができ、このようなアルミナを含む場合の具体的な積層構成の一例を挙げると、まず基材上にＴｉＮ層を形成し、その上にＴｉＣＮ層を形成し、さらにその上に最上層としてＡｌ2Ｏ3層を形成する態様を挙げることができる。これらの層は３層全体として内層を構成し、耐摩耗層としての作用を示す。
【００４７】
また、このような内層は、図７〜図１０に表したように上記刃先稜線４から上記逃げ面３側に０．４ｍｍ未満（好ましくは３０μｍ以上）の距離を有して広がった領域ａと、上記刃先稜線４から上記すくい面２側に２ｍｍ未満（好ましくは１００μｍ以上）の距離を有して広がった領域ｂとにおいて露出したものとすることができ、その露出部における内層の表面はアルミナ層またはアルミナを含む層で構成されていることが特に好ましい。このような領域ａ、ｂにおいて被削材の溶着が顕著に発生すると考えられ、アルミナは被削材を構成する成分との間で化学反応が生じにくく、かつ被削材との摩擦抵抗が低くくなるためである。上記距離が上記の規定値を超えると内層上に形成される外層の後述のような色彩の変化が十分に示されなくなるため好ましくない。
【００４８】
上記距離は逃げ面側では、好ましくは０．３５ｍｍ未満、より好ましくは０．３ｍｍ未満であり、すくい面側では好ましくは１．８ｍｍ未満、より好ましくは１．５ｍｍ未満、さらに好ましくは０．５ｍｍ未満である。また、該距離の下限は、逃げ面３側では３０μｍ以上、すくい面２側では１００μｍ以上である。この下限未満となる場合には、内層を露出させる効果が十分に示されない場合があるため好ましくない。
【００４９】
なお、このように内層を表面に露出させる方法は、従来公知の種々の方法を採用することができ、その方法は何等限定されるものではない。たとえば、内層上に後述の外層を形成した後に、内層を露出させる所定部位の該外層に対してブラスト処理、ブラシ処理またはバレル処理等を施すことによって該外層を除去することにより該所定部位の内層を表面に露出させることができる。
【００５０】
このように被削材を切削する中心的部位であり、被削材と接触する可能性が高い刃先稜線近傍部において、後述のような外層ではなく内層であるアルミナ層またはアルミナを含む層を表面最上層として露出させることにより、基材上に形成される被覆層と被削材との溶着現象を効果的に抑制することができ、以って被削材の表面状態の悪化を効果的に防止することができるばかりか、マイクロチッピングに起因する膜損傷を低減させることができ、被覆層の耐摩耗性を向上することができる。
【００５１】
なお、このような内層を構成する化合物としては、上記のアルミナ（Ａｌ２Ｏ3）以外に（あるいはＡｌ２Ｏ3とともに）使用できるものとして、たとえばＴｉＣ、ＴｉＮ、ＴｉＣＮ、ＴｉＣＮＯ、ＴｉＢ2、ＴｉＢＮ、ＴｉＢＮＯ、ＴｉＣＢＮ、ＺｒＣ、ＺｒＯ2、ＨｆＣ、ＨｆＮ、ＴｉＡｌＮ、ＡｌＣｒＮ、ＣｒＮ、ＶＮ、ＴｉＳｉＮ、ＴｉＳｉＣＮ、ＡｌＴｉＣｒＮ、ＴｉＡｌＣＮ、ＺｒＣＮ、ＺｒＣＮＯ、ＡｌＮ、ＡｌＣＮ、ＺｒＮ、ＴｉＡｌＣ等を挙げることができる。
【００５２】
そして、アルミナ層またはアルミナを含む層の下層としてＴｉＢＮまたはＴｉＢＮＯからなる層を形成させることが特に好ましい。下層としてこのような化合物からなる層を形成することによりアルミナとの密着性が極めて向上するとともに、アルミナが表面に露出した部分においてはこのような下層の色彩をアルミナ層を透して認識することができ、その部分においてアルミナが有する色彩（黒色）とは異なった色彩を提供することができるためである。
【００５３】
このような内層の厚み（２以上の層として形成される場合は全体の厚み）は、０．０５μｍ以上３０μｍ以下であることが好ましい。厚みが０．０５μｍ未満では耐摩耗性等の諸特性の向上作用が十分に示されず、逆に３０μｍを超えてもそれ以上の諸特性の向上が認められないことから経済的に有利ではない。しかし、経済性を無視する限りその厚みは３０μｍ以上としても何等差し支えなく、本発明の効果は示される。このような厚みの測定方法としては、たとえば刃先交換型切削チップを切断し、その断面をＳＥＭ（走査型電子顕微鏡）を用いて観察することにより測定することができる。
【００５４】
なお、上記のように内層が表面に露出する場合、内層と外層との境界は当該境界の近傍部を電子顕微鏡および／または金属顕微鏡で観察することにより、単位面積（１００μｍ×１００μｍ）に占める表面に露出する内層の面積が８０％以上となる場合に内層が表面に露出しているものとみなすものとする。
【００５５】
＜外層＞
本発明の外層は、上記の内層上に１以上の層として形成されるものであって、元素周期律表のＩＶａ族元素（Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ等）、Ｖａ族元素（Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ等）、ＶＩａ族元素（Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ等）、ＡｌおよびＳｉからなる群から選ばれる少なくとも１種の金属によって構成されるか（２以上の金属により構成される場合は合金となる場合を含む）、または少なくとも１種の上記金属と炭素、窒素、酸素およびホウ素からなる群から選ばれる少なくとも１種の元素とにより形成される化合物によって構成される。そして、該外層の厚みは、切削に関与する部位において、上記逃げ面側における平均厚みをＡμｍ、上記すくい面側における平均厚みをＢμｍとした場合に、Ａ／Ｂ≦０．９となることを特徴とするものである。
【００５６】
このように切削に関与する部位において、上記の如く外層の厚みをすくい面側に比し逃げ面側において薄く制御することにより、耐摩耗性を維持しつつ靭性を飛躍的に向上させることに成功したものである。すなわち、耐摩耗性の向上は被覆層の厚みを厚くすることにより達成されるが、とりわけすくい面側においてその効果が顕著に発揮され特に高硬度の外層の厚みを厚く制御することが効果的であること、および靭性の向上は被覆層の厚みを薄くすることにより達成されるが、とりわけ逃げ面側においてその効果が顕著に発揮され特に高硬度の外層の厚みを薄く制御することが効果的であること、が各々本発明者の研究により明らかとなり、この知見に基づきさらに研究を重ねて上述の構成を完成することにより耐摩耗性の向上と靭性の向上とを高度に両立させることに成功したものである。
【００５７】
ここで、切削に関与する部位とは、刃先交換型切削チップの形状、被削材の種類や大きさ、切削加工の態様等により異なるものであるが、通常被削材が接触する（最接近する）刃先稜線から逃げ面側およびすくい面側にそれぞれ３ｍｍの幅を有して広がった領域を意味するものとする。なお、この領域においては内層が表面に露出していないことを条件とする（内層が表面に露出している場合の外層の厚みに対する規定は後述する）。
【００５８】
また、上記逃げ面側における平均厚みＡμｍおよび上記すくい面側における平均厚みＢμｍとは、それぞれ上記領域内において互いに異なる１０点の測定ポイントにおける厚みの平均値を意味するものとする。なお、厚みの測定方法としては、上記と同様の測定方法を採用することができ、たとえば刃先交換型切削チップを切断し、その断面をＳＥＭ（走査型電子顕微鏡）を用いて観察することにより測定することができる。
【００５９】
上記Ａ／Ｂ値は、より好ましくはＡ／Ｂ≦０．７、さらに好ましくはＡ／Ｂ≦０．５である。Ａ／Ｂ値が０．９を超えると、耐摩耗性と靭性とを両立させる作用、特に靭性を向上させる作用を示さなくなる。この点、Ａ／Ｂ値が１以下となっても０．９を超えると耐摩耗性と靭性とを両立させる作用を示さなくなる。また、Ａ／Ｂ値の下限は０．３以上とすることが好ましい。これは０．３未満になると逃げ面側の外層の厚みが薄くなりすぎ、後述のような色彩の変化が十分に示されなくなるためである。
【００６０】
また、該外層は、切削に関与する部位（すなわち上記の領域）において、逃げ面側における表面粗さＲaをＳμｍ、すくい面側における表面粗さＲaをＴμｍとした場合に、Ｓ／Ｔ≦０．９５となることが好ましい。このように外層の表面粗さＲaをすくい面側に比し逃げ面側においてより平滑なものとすることにより被削材との切削抵抗を低減することができ、以って逃げ面側の外層の厚みを薄くしているにもかかわらず耐摩耗性を飛躍的に向上させることができる。
【００６１】
上記Ｓ／Ｔ値は、より好ましくはＳ／Ｔ≦０．９、さらに好ましくはＳ／Ｔ≦０．８である。Ｓ／Ｔ値が０．９５を超えると、耐摩耗性と靭性（刃先強度）とを両立させる効果が相対的に小さくなる。なお、本願における表面粗さＲaとは、表面粗さを表す数値の一種であり、中心線平均値と呼ばれるものである（ＪＩＳ  Ｂ０６０１：２００１）。
【００６２】
なお、外層に対する上記のような厚みおよび表面粗さの制御は、内層上に一旦外層を均一な厚みで形成した後に、ブラスト処理、ブラシ処理またはバレル処理等を外層に対して施すことによりその厚みおよび表面粗さを調整することが好ましい。このように外層の厚みおよび表面粗さを制御する方法としては、他の方法としてたとえば外層を形成する場合に直接的に制御して形成する方法も採用し得るが、厚みの薄い外層を均一な色彩を示すように直接的に形成することは困難なため、上述のように一旦外層を均一な厚みで形成した後にブラスト処理、ブラシ処理またはバレル処理等を施す方法を採用することが特に有効である。なお、ブラスト処理を行なう場合は、逃げ面に対してほぼ垂直方向からスラリーを照射することにより、効果的に逃げ面上の外層の厚みを薄くし、表面粗さを平滑化することができるため好ましい。しかし、逃げ面に対して所定の角度を有する方向からスラリーを照射することにより複数の面を同時に処理することもできる。
【００６３】
加えて、上記のような処理を施すことにより、被覆層の少なくとも１層に対して圧縮応力を付与することができ、以って刃先強度を向上させることができるというメリットが享受される。
【００６４】
さらに、このような外層は、特に図１１および図１２に示したように切削に関与するコーナー９（図面のように刃先処理されている場合は仮定的なコーナー）を通り、そのコーナー９を構成する２つの逃げ面がなす角度をすくい面上において２等分し、かつすくい面２から上記２つの逃げ面３が交差する稜へと繋がる直線Ｌ（図１１ではこの直線Ｌはすくい面２上のみに表されているが２つの逃げ面が交差する稜（図面のように刃先処理されている場合はアールの中間に位置する部分を仮定的な稜とする）にも繋がる）上において、そのコーナー９から逃げ面３側に０.５ｍｍ以上１ｍｍ以下となる線分区域ｃにおける平均厚みをＡμｍ、コーナー９からすくい面２側に０.５ｍｍ以上１ｍｍ以下となる線分区域ｄにおける平均厚みをＢμｍとした場合に、Ａ／Ｂ≦０．９となることが特に好ましい。このように規定することにより、耐摩耗性と靭性との両立をさらに効果的に達成させることが可能となり、特に、鋼の高速切削に極めて有効な性能を示すものとなる。
【００６５】
ここで、切削に関与するコーナーとは、実際に被削材が接触する（最接近する）コーナーを含むとともに、コーナー近傍の刃先稜線に被削材が接触し（最接近し）、該コーナーもその切削に関与するような場合（たとえば温度が上昇するような場合）を含むものである。しかし、単に切削加工時の被削材の切り屑が飛散して接触するようなコーナーは含まれない。なお、上記線分区域ｃおよびｄにおいては、内層が表面に露出していないことを条件とする（内層が表面に露出している場合の外層の厚みに対する規定は後述する）。
【００６６】
また、コーナーおよび稜が刃先処理されている場合は、２つの逃げ面が交差する稜とは、２つの逃げ面を繋げるアール部の中間を通る直線を仮定的な稜とし、この仮定的な稜と仮定的なコーナーとを結ぶ直線をいうものとする（図１１および図１２参照）。
【００６７】
また、上記線分区域ｃおよびｄを、上記のように各々０．５ｍｍ以上１ｍｍ以下の範囲と規定したのは、切削され極めて高温となった被削材の切り屑がこの規定範囲内の領域に接触する確率が高く、このため耐摩耗性および靭性等の特性に最も大きな影響を与えるものと推測されるためである。
【００６８】
また、上記Ａ／Ｂ値は、より好ましくはＡ／Ｂ≦０．７、さらに好ましくはＡ／Ｂ≦０．５である。Ａ／Ｂ値が０．９を超えると、上記同様耐摩耗性と靭性との両立を達成させることができなくなる。この点、Ａ／Ｂ値が１以下となっても０．９を超えると耐摩耗性と靭性との両立を達成させることができなくなるものであるが、これは前記と同様の理由によるものと考えられる。また、Ａ／Ｂ値の下限は０．３以上とすることが好ましい。これは０．３未満になると逃げ面側の外層の厚みが薄くなりすぎ、後述のような色彩の変化が十分に示されなくなるためである。
【００６９】
なお、ここでいう平均厚みＡμｍおよびＢμｍとは、それぞれ上記線分区域ｃ、ｄにおいて互いに異なる１０点の測定ポイントにおける厚みの平均値を意味するものとし、厚みの測定方法としては、上記と同様の測定方法を採用することができる。また、刃先交換型切削チップに複数のコーナーが存在する場合は、切削に関与する可能性のある全てのコーナーについて上記のＡ／Ｂ値の関係が成立する必要がある。
【００７０】
また、該外層は、逃げ面３側の上記線分区域ｃ（図１２）における表面粗さＲaをＳμｍ、すくい面２側の上記線分区域ｄ（図１２）における表面粗さＲaをＴμｍとした場合に、Ｓ／Ｔ≦０．９５となることが好ましい。このように外層の表面粗さＲaをすくい面側に比し逃げ面側においてより平滑なものとすることにより被削材との切削抵抗を低減することができ、以って逃げ面側の外層の厚みを薄くしているにもかかわらず耐摩耗性を飛躍的に向上させることができる。
【００７１】
上記Ｓ／Ｔ値は、より好ましくはＳ／Ｔ≦０．９、さらに好ましくはＳ／Ｔ≦０．８である。Ｓ／Ｔ値が０．９５を超えると、耐摩耗性と靭性（刃先強度）とを両立させる効果が相対的に小さくなる。
【００７２】
またさらに、このような外層は、図１４に示したように刃先稜線４近傍部において内層１２が表面に露出している場合（すなわち、刃先稜線４から逃げ面３側に０．４ｍｍ未満の距離を有して広がった領域ａと、刃先稜線４からすくい面２側に２ｍｍ未満の距離を有して広がった領域ｂとにおいて内層１２が表面に露出しており、その露出部における内層１２の表面がアルミナ層またはアルミナを含む層で構成されている場合）、このような内層１２の露出部から逃げ面３の中心方向に０．４ｍｍ離れた地点よりさらに０．２ｍｍの幅を有して広がった領域ｅにおける平均厚みをＡμｍとし、内層１２の露出部からすくい面２の中心方向に０．４ｍｍ離れた地点よりさらに０．２ｍｍの幅を有して広がった領域ｆにおける平均厚みをＢμｍとした場合に、Ａ／Ｂ≦０．９となることを特徴とするものである。このように規定することにより、刃先稜線近傍部において内層が表面に露出した場合においても耐摩耗性と靭性との両立を効果的に達成させることが可能となり、特に、鋼の高速切削に極めて有効な性能を示すものとなる。
【００７３】
ここで、内層１２の露出部から逃げ面３の中心方向に０．４ｍｍ離れた地点とは、内層と外層の境界部（該境界は上述の方法により決定するものとする）から刃先稜線側とは反対の垂直方向（すなわち刃先稜線から遠ざかる垂直方向）に０．４ｍｍ離れた地点を意味する。また同様に、内層１２の露出部からすくい面２の中心方向に０．４ｍｍ離れた地点とは、内層と外層の境界部から刃先稜線側とは反対の水平方向（すなわち刃先稜線から遠ざかる水平方向）に０．４ｍｍ離れた地点を意味する。
【００７４】
また、上記領域ｅおよびｆを、上記のように内層露出部から０．４ｍｍ離れた地点よりさらに０.２ｍｍの幅を有して広がった領域と規定したのは、刃先稜線近傍部において上述のように内層が表面に露出している場合において、内層の露出部で切削され極めて高温となった被削材の切り屑がこの規定範囲内の領域に接触する確率が高く、このため耐摩耗性および靭性等の特性に最も大きな影響を与えるものと推測されるためである。
【００７５】
また、上記Ａ／Ｂ値は、より好ましくはＡ／Ｂ≦０．７、さらに好ましくはＡ／Ｂ≦０．５である。Ａ／Ｂ値が０．９を超えると、上記同様耐摩耗性と靭性との両立を達成させることができなくなる。この点、Ａ／Ｂ値が１以下となっても０．９を超えると耐摩耗性と靭性との両立を達成させることができなくなるものであるが、これは前記と同様の理由によるものと考えられる。また、Ａ／Ｂ値の下限は０．３以上とすることが好ましい。これは０．３未満になると逃げ面側の外層の厚みが薄くなりすぎ、後述のような色彩の変化が十分に示されなくなるためである。
【００７６】
なお、ここでいう平均厚みＡμｍおよびＢμｍとは、それぞれ上記領域ｅ、ｆにおいて互いに異なる１０点の測定ポイントにおける厚みの平均値を意味するものとし、厚みの測定方法としては、上記と同様の測定方法を採用することができる。
【００７７】
また、該外層は、逃げ面３側の上記領域ｅ（図１４）における表面粗さＲaをＳμｍ、すくい面２側の上記領域ｆ（図１４）における表面粗さＲaをＴμｍとした場合に、Ｓ／Ｔ≦０．９５となることが好ましい。このように外層の表面粗さＲaをすくい面側に比し逃げ面側においてより平滑なものとすることにより被削材との切削抵抗を低減することができ、以って逃げ面側の外層の厚みを薄くしているにもかかわらず耐摩耗性を飛躍的に向上させることができる。
【００７８】
上記Ｓ／Ｔ値は、より好ましくはＳ／Ｔ≦０．９、さらに好ましくはＳ／Ｔ≦０．８である。Ｓ／Ｔ値が０．９５を超えると、耐摩耗性と靭性（刃先強度）とを両立させる効果が相対的に小さくなる。
【００７９】
このような外層は、公知の化学的蒸着法、または物理的蒸着法（スパッタリング法を含む）により形成することができ、その形成方法は何等限定されるものではない。
【００８０】
本発明の外層は、上述のように内層が表面に露出する場合を除き刃先交換型切削チップの最外層となるものであって、上述の通り耐摩耗性と靭性とを両立させる作用を奏するものであるが、より好ましくは上記内層（の最上層）とは異なった色を呈する（すなわち内層（の最上層）とは当然組成も異なる）ことにより、刃先交換型切削チップ（特に刃先稜線）の使用状態を判別する使用状態表示層としての機能をも示すものである。刃先稜線が被削材の切削加工に使用された場合にその刃先稜線に隣接する部分に形成された外層が摩耗しその部分の内層が表面に露出したり、あるいはその部分の外層自体が変色することによって、その色彩の変化を観察することにより使用された刃先稜線を識別することが可能となる。
【００８１】
このような外層を構成する金属または化合物は、より具体的にはたとえば金属としてはＣｒ、Ａｌ等を挙げることができ、また化合物としてはＴｉＣ、ＴｉＮ、ＴｉＣＮ、ＴｉＣＮＯ、ＴｉＢ2、ＴｉＢＮ、ＴｉＢＮＯ、ＴｉＣＢＮ、ＺｒＣ、ＺｒＯ2、ＨｆＣ、ＨｆＮ、ＴｉＡｌＮ、ＡｌＣｒＮ、ＣｒＮ、ＶＮ、ＴｉＳｉＮ、ＴｉＳｉＣＮ、ＡｌＴｉＣｒＮ、ＴｉＡｌＣＮ、ＺｒＣＮ、ＺｒＣＮＯ、ＡｌＮ、ＡｌＣＮ、ＺｒＮ、ＴｉＡｌＣ等を挙げることができる。ただし、このような外層として、Ａｌ2Ｏ3は含まれない。アルミナ（Ａｌ2Ｏ3）は上述のように内層の最上層としてこれ単独またはこれを含む層として形成されることが多く、また色彩自体も黒色を呈することから使用状態表示層としての使用に適さないためである。
【００８２】
なお、このような外層を構成する化合物において、少なくとも１種の上記金属と炭素、窒素、酸素およびホウ素からなる群から選ばれる少なくとも１種の元素との組成比（原子比）は、従来公知のように必ずしも１：１に限定されるわけではなく、前者の金属１に対して、後者の元素を０．５〜１程度とすることができる（たとえばＴｉaＮbとした場合であってａ＋ｂ＝１００原子％とする場合、ｂは３５〜５０原子％程度となる）。また、後者の元素が複数の元素で構成される場合は、各元素の原子比は必ずしも等比に限定されるわけではなく、従来公知の原子比を任意に選択することができる。したがって、以下の実施例等において当該化合物を表す場合において特に断りのない場合は、その化合物を構成する原子比は従来公知の原子比を任意に選択することができるものとする。
【００８３】
また、上記外層が複数の金属（合金を含む）で構成される場合、それらの金属の原子比は従来公知の原子比を任意に選択することができるものとする。
【００８４】
このような外層は、摩耗した場合に変色する層であることが好ましい。好ましい厚み（外層が２層以上積層されて形成される場合は全体の厚み）は０．０５μｍ以上２μｍ以下であり、さらに好ましくは０．１μｍ以上０．５μｍ以下である。０．０５μｍ未満では、所定部位に均一に被覆することが工業的に困難となり、このためその外観に色ムラが発生し外観を害することがあるとともに、刃先稜線が使用済となっていることを示す表示が不明確となる。また、２μｍを超えても使用状態表示層としての機能に大差なく、却って経済的に不利となる。この厚みの測定方法としては、上記と同様の測定方法を採用することができる。
【実施例】
【００８５】
以下、実施例を挙げて本発明をより詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【００８６】
＜実施例１＞
２．０質量％のＴｉＣ、１．０質量％のＴａＣ、１．４質量％のＮｂＣ、７．８質量％のＣｏおよび残部ＷＣからなる組成の超硬合金粉末をプレスし、続けて真空雰囲気中で１４３０℃、１時間焼結し、その後平坦研磨処理および刃先稜線に対してＳｉＣブラシによる刃先処理（すくい面側から見て０．０５ｍｍ幅のホーニングを施す）を行なうことにより、切削チップＣＮＭＧ１２０４０８Ｎ−ＵＸ（住友電工ハードメタル（株）製）の形状と同形状の超硬合金製チップを作製し、これを基材とした。この基材は、表面に脱β層が１７μｍ形成されており、２つの面がすくい面となり、４つの面が逃げ面となるとともに、そのすくい面と逃げ面とは刃先稜線（上記の通り刃先処理がされているので仮定的な稜となっている）を挟んで繋がるものであった。刃先稜線は、計８つ存在した。また、２つの逃げ面と１つのすくい面とが交差する交点がコーナー（上記の通り刃先処理がされているので仮定的な交点となっている）であり、このようなコーナーは計８つ存在した（ただし、ここで用いたチップは、その形状から、上面または下面から観察した場合に８０°の頂角をなすコーナーを切削用途に用いることが多く、この場合コーナー数は４と考えることができる）。
【００８７】
この基材の全面に対して、下層から順に下記の層を被覆層として公知の熱ＣＶＤ法により形成した。すなわち、基材の表面側から順に、０．４μｍのＴｉＮ、４．３μｍのＴｉＣＮ（ＭＴ−ＣＶＤ法により形成）、および２．４μｍのαアルミナ（α−Ａｌ2Ｏ3）をそれぞれ内層として形成し、これらの内層の最上層であるαアルミナ上にこれと接するように外層として１．５μｍのＴｉＮを形成した（以上の被覆層を被覆層Ｎｏ．１とする）。
【００８８】
以下同様にして、この被覆層Ｎｏ．１に代えて下記の表１に記載した被覆層Ｎｏ．２〜７をそれぞれ基材の全面に対して被覆した。
【００８９】
【表１】
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【００９０】
上記表１において、内層は左側のものから順に基材の表面上に積層させた。また各層は、被覆層Ｎｏ．７のＣｒＮ層を除き、全て公知の熱ＣＶＤ法により形成した（ＭＴ−ＣＶＤの表示のあるものはＭＴ−ＣＶＤ法（成膜温度９００℃）により形成し、ＨＴ−ＣＶＤの表示のあるものはＨＴ−ＣＶＤ法（成膜温度１０００℃）により形成した）。該ＣｒＮ層はイオンプレーティング法により形成した。また、外層であるＴｉＮは金色であり、ＺｒＮは白金色であり、ＴｉＣＮはピンク色であり、ＣｒＮは銀色である。
【００９１】
そしてこれらの被覆層を形成した基材に対して、公知のブラスト法（研磨材粒子：アルミナサンド１２０番（平均粒径１００μｍ）、圧力：０．３ＭＰａ）および／またはブラシ法（ダイヤモンドブラシ使用）を用いて次の５種類の処理方法Ａ〜Ｅを各々実施した。
【００９２】
（処理方法Ａ）
被覆層に対してブラスト法およびブラシ法による処理を全く行なわなかった。
【００９３】
（処理方法Ｂ）
被覆層に対して外層の厚みが表２〜表３記載の平均厚みとなるようにブラシ法による処理を行なった。
【００９４】
（処理方法Ｃ）
被覆層に対して外層の厚みが表２〜表３記載の平均厚みとなるようにブラスト法による処理を行なった。
【００９５】
（処理方法Ｄ）
被覆層に対して外層の厚みが表２〜表３記載の平均厚みとなるようにブラシ法による処理を行なった後、さらにブラスト法による処理を行なった。
【００９６】
（処理方法Ｅ）
被覆層に対して外層の厚みが表２〜表３記載の平均厚みとなるようにブラスト法による処理を行なった後、さらにブラシ法による処理を行なった。
【００９７】
なお、表２〜表３における外層の厚みは、前述の図１２に示したように切削に関与するコーナー（すなわち以下の旋削切削試験を実施したコーナー）を通り、そのコーナーを構成する２つの逃げ面がなす角度をすくい面上において２等分し、かつすくい面から２つの逃げ面が交差する稜へと繋がる直線上において、そのコーナーから逃げ面側に０.５ｍｍ以上１ｍｍ以下となる線分区域ｃにおける平均厚みをＡμｍ、そのコーナーからすくい面側に０.５ｍｍ以上１ｍｍ以下となる線分区域ｄにおける平均厚みをＢμｍとし、Ａ／Ｂ値を求めた。
【００９８】
ただし、表２〜表３中、以下の表４に記載した刃先交換型切削チップについての外層の厚みは、前述の図１４に示したように内層の露出部（表４記載の内層露出距離を基準とする内層と外層の境界部）から逃げ面の中心方向に０．４ｍｍ離れた地点よりさらに０．２ｍｍの幅を有して広がった領域ｅにおける平均厚みをＡμｍとし、同内層の露出部からすくい面の中心方向に０．４ｍｍ離れた地点よりさらに０．２ｍｍの幅を有して広がった領域ｆにおける平均厚みをＢμｍとし、Ａ／Ｂ値を求めた。
【００９９】
また、表２〜表３において、表面粗さＲaの記載がされているものは、各々外層の厚みを測定したのと同じ線分区域ｃ、ｄまたは領域ｅ、ｆにおける表面粗さＲaとしてＳμｍ（逃げ面）とＴμｍ（すくい面）とを測定し、Ｓ／Ｔ値を求めた。
【０１００】
このようにして、以下の表２〜表３に記載した３２種類の刃先交換型切削チップＮｏ．１〜Ｎｏ．３２を製造した。表中に「※」の記号を付したものが本発明の実施例であり、それ以外のものは比較例である。
【０１０１】
なお、以下の表４に記載した刃先交換型切削チップについては、各々の刃先稜線に沿って、該刃先稜線から逃げ面側に表４に記載した距離を有して広がった領域ａと、刃先稜線からすくい面側に表４に記載した距離を有して広がった領域ｂとにおいて内層が露出するものであった。なお、それぞれの距離は内層と外層との境界を上述のように電子顕微鏡および／または金属顕微鏡により特定し、上記コーナーを構成する２つの逃げ面がなす角度をすくい面上において２等分する直線であって、すくい面から２つの逃げ面が交差する稜へと繋がる直線上のすくい面側の距離と逃げ面側の距離をそれぞれ測定した。
【０１０２】
一方さらに、上記の刃先交換型切削チップＮｏ．１、Ｎｏ．２、Ｎｏ．１１、Ｎｏ．１２、Ｎｏ．１６、Ｎｏ．２７およびＮｏ．２８の内層の最上層であるアルミナ（α−Ａｌ2Ｏ3またはκ−Ａｌ2Ｏ3）層について残留応力を測定した。この残留応力の測定は、これらの刃先交換型切削チップの逃げ面側の切削に関与するコーナー９の近傍を示す図１５のスポットＵ（スポットサイズ：直径０.５ｍｍ）で示される領域を測定した（具体的測定方法は、上述のＸ線応力測定装置を用いたｓｉｎ2ψ法を採用した）。なお、この測定領域は、逃げ面の切削に関与する部位を代表する領域である。
【０１０３】
そして、該測定の結果、各刃先交換型切削チップの残留応力は以下の通りであった。
刃先交換型切削チップＮｏ．１：０．２ＧＰａ
刃先交換型切削チップＮｏ．２：０．２ＧＰａ
刃先交換型切削チップＮｏ．１１：−１．５ＧＰａ
刃先交換型切削チップＮｏ．１２：−０．４ＧＰａ
刃先交換型切削チップＮｏ．１６：−０．５ＧＰａ
刃先交換型切削チップＮｏ．２７：−１．７ＧＰａ
刃先交換型切削チップＮｏ．２８：−２．４ＧＰａ
【０１０４】
そして、これらの刃先交換型切削チップＮｏ．１〜３２について、下記条件で旋削切削試験を行ない、刃先交換型切削チップの逃げ面摩耗量と欠損率を測定した（耐摩耗性試験により逃げ面摩耗量を測定し、靭性試験により欠損率を測定した）。その結果を以下の表２〜表３に示す。なお、逃げ面摩耗量は、小さい数値のもの程、耐摩耗性に優れていることを示し、欠損率は、小さい数値のもの程、靭性に優れていることを示している。
【０１０５】
＜旋削切削試験の条件＞
（耐摩耗性試験）
被削材：ＳＣＭ４４０丸棒（断続なし）
切削速度：３００ｍ／ｍｉｎ.
送り：０．３ｍｍ／ｒｅｖ.
切込み：２．０ｍｍ
切削油：有（水溶性）
切削時間：１５分
（靭性試験）
被削材：ＳＣＭ４３５（４本溝入り丸棒）
切削速度：１７０ｍ／ｍｉｎ.
送り：０．４ｍｍ／ｒｅｖ.
切込み：１．５ｍｍ
切削油：有（水溶性）
評価：２０切れ刃を２分間切削した場合の欠損数から欠損率を求める
（すなわち、欠損した切れ刃数をｎとすると欠損率（％）＝ｎ／２０）
【０１０６】
【表２】
2007111838.tif 000004
【０１０７】
【表３】
2007111838.tif 000005
【０１０８】
【表４】
2007111838.tif 000006
【０１０９】
表２〜表３より明らかなように、上記の外層の平均厚みＡμｍ、Ｂμｍから求められるＡ／Ｂ値が０．９以下である本発明の実施例の刃先交換型切削チップは、比較例の刃先交換型切削チップに比し良好な逃げ面摩耗量および欠損率を示し、耐摩耗性と靭性とが高度に両立されたものであった。また、この傾向は、外層の表面粗さＲaＳμｍ、Ｔμｍから求められるＳ／Ｔ値が小さくなる程顕著なものであった。なお、参考として、刃先交換型切削チップＮｏ．２８とＮｏ．３２について、ブラスト法により表面全面の外層を除去した後、上記と同じ切削試験を行なったところ、欠損率については同様の結果が得られたが、逃げ面摩耗量が劣っていたとともに切削試験に使用したコーナーの識別が困難であった。
【０１１０】
以上、本発明の実施例である刃先交換型切削チップは、各比較例の刃先交換型切削チップに比し優れた効果を有していることは明らかであり、耐摩耗性と靭性とを高度に両立できるものであった。さらに、本発明の実施例の刃先交換型切削チップは、切削に使用したコーナーの識別が容易にできるものであった。なお、本実施例は、チップブレーカが形成されている刃先交換型切削チップの場合について示したが、以下の実施例で述べる通りチップブレーカが形成されていない刃先交換型切削チップに対しても有効である。
【０１１１】
＜実施例２＞
０．６質量％のＴａＣ、０．３質量％のＮｂＣ、５．５質量％のＣｏおよび残部ＷＣからなる組成の超硬合金粉末をプレスし、続けて真空雰囲気中で１４５０℃、１時間焼結し、その後平坦研磨処理および刃先稜線に対してＳｉＣブラシによる刃先処理（すくい面側から見て０．０５ｍｍ幅のホーニングを施す）を行なうことにより、ＪＩＳ  Ｂ４１２０（１９９８改）規定の切削チップＣＮＭＡ１２０４０８の形状と同形状の超硬合金製チップを作製し、これを基材とした。この基材は、チップブレーカを有さないとともに表面に脱β層が形成されておらず、２つの面がすくい面となり、４つの面が逃げ面となるとともに、そのすくい面と逃げ面とは刃先稜線（上記の通り刃先処理がされているので仮定的な稜となっている）を挟んで繋がるものであった。刃先稜線は、計８つ存在した。また、２つの逃げ面と１つのすくい面とが交差する交点がコーナー（上記の通り刃先処理がされているので仮定的な交点となっている）であり、このようなコーナーは計８つ存在した（ただし、ここで用いたチップは、その形状から、上面または下面から観察した場合に８０°の頂角をなすコーナーを切削用途に用いることが多く、この場合コーナー数は４と考えることができる）。
【０１１２】
続いて以下の表５に記載したように、この基材の全面に対して実施例１と同様の被覆層を各々形成した（すなわち、表５における被覆層Ｎｏ．は実施例１の被覆層Ｎｏ．を示す）。
【０１１３】
そしてこれらの被覆層を形成した基材に対して、実施例１と同じ５種類の処理方法Ａ〜Ｅを各々実施した。なお、表５における外層の厚み、Ａ／Ｂ値、表面粗さＲaおよびＳ／Ｔ値は実施例１と同様にして求めたものである。
【０１１４】
このようにして、表５に記載した２０種類の刃先交換型切削チップＮｏ．３３〜Ｎｏ．５２を製造した。表中に「※」の記号を付したものが本発明の実施例であり、それ以外のものは比較例である。なお、以下の表６に記載した刃先交換型切削チップについては、上記表４のものと同様に内層が露出するものであった。
【０１１５】
一方さらに、上記の刃先交換型切削チップＮｏ．３４、Ｎｏ．３７、Ｎｏ．４２、Ｎｏ．５０、Ｎｏ．５１、およびＮｏ．５２の内層の最上層であるアルミナ（α−Ａｌ2Ｏ3またはκ−Ａｌ2Ｏ3）層について残留応力を測定した。この残留応力の測定は、前述した図１５のスポットＵで示される領域を測定した（具体的測定方法は、上述のＸ線応力測定装置を用いたｓｉｎ2ψ法を採用した）。なお、この測定領域は、逃げ面の切削に関与する部位を代表する領域である。
【０１１６】
そして、該測定の結果、各刃先交換型切削チップの残留応力は以下の通りであった。
刃先交換型切削チップＮｏ．３４：０．２ＧＰａ
刃先交換型切削チップＮｏ．３７：０．２ＧＰａ
刃先交換型切削チップＮｏ．４２：−０．３ＧＰａ
刃先交換型切削チップＮｏ．５０：−０．９ＧＰａ
刃先交換型切削チップＮｏ．５１：−２．０ＧＰａ
刃先交換型切削チップＮｏ．５２：−２．０ＧＰａ
【０１１７】
そして、これらの刃先交換型切削チップＮｏ．３３〜５２について、下記条件で旋削切削試験を行ない、刃先交換型切削チップの逃げ面摩耗量と欠損率を測定した。その結果を以下の表５に示す。
【０１１８】
＜旋削切削試験の条件＞
（耐摩耗性試験）
被削材：Ｓｃｒ４２０（Ｐｂレス）角材
切削速度：２３０ｍ／ｍｉｎ.
送り：０．４ｍｍ／ｒｅｖ.
切込み：１．０ｍｍ
切削油：無
切削時間：１０分
（靭性試験）
被削材：ＳＣＭ４４０（４本溝入り丸棒）
切削速度：１６０ｍ／ｍｉｎ.
送り：０．３６ｍｍ／ｒｅｖ.
切込み：２．０ｍｍ
切削油：有（水溶性）
評価：２０切れ刃を２分間切削した場合の欠損数から欠損率を求める
（すなわち、欠損した切れ刃数をｎとすると欠損率（％）＝ｎ／２０）
【０１１９】
【表５】
2007111838.tif 000007
【０１２０】
【表６】
2007111838.tif 000008
【０１２１】
表５より明らかなように、外層の平均厚みＡμｍ、Ｂμｍから求められるＡ／Ｂ値が０．９以下である本発明の実施例の刃先交換型切削チップは、比較例の刃先交換型切削チップに比し良好な逃げ面摩耗量および欠損率を示し、耐摩耗性と靭性とが高度に両立されたものであった。また、この傾向は、外層の表面粗さＲaＳμｍ、Ｔμｍから求められるＳ／Ｔ値が小さくなる程顕著なものであった。なお、参考として、刃先交換型切削チップＮｏ．４８とＮｏ．５１について、ブラスト法により表面全面の外層を除去した後、上記と同じ切削試験を行なったところ、欠損率については同様の結果が得られたが、逃げ面摩耗量が劣っていたとともに切削試験に使用したコーナーの識別が困難であった。
【０１２２】
以上、本発明の実施例である刃先交換型切削チップは、各比較例の刃先交換型切削チップに比し優れた効果を有していることは明らかであり、耐摩耗性と靭性とを高度に両立できるものであった。さらに、本発明の実施例の刃先交換型切削チップは、切削に使用したコーナーの識別が容易にできるものであった。
【０１２３】
＜実施例３＞
１．７質量％のＴａＣ、１０．５質量％のＣｏおよび残部ＷＣからなる組成の超硬合金粉末をプレスし、続けて真空雰囲気中で１３９０℃、１時間焼結し、その後平坦研磨処理および刃先稜線に対してＳｉＣブラシによる刃先処理（すくい面側から見て０．０５ｍｍ幅のホーニングを施す）を行なうことにより、切削チップＳＥＭＴ１３Ｔ３ＡＧＳＮ−Ｇ（住友電工ハードメタル（株）製）の形状と同形状の超硬合金製チップを作製し、これを基材とした。この基材は、表面に脱β層を有さず、１つの面がすくい面となり、４つの面が逃げ面となるとともに、そのすくい面と逃げ面とは刃先稜線（上記の通り刃先処理がされているので仮定的な稜となっている）を挟んで繋がるものであった。刃先稜線は、計４つ存在した。また、２つの逃げ面と１つのすくい面とが交差する交点がコーナー（上記の通り刃先処理がされているので仮定的な交点となっている）であり、このようなコーナーは計４つ存在した。
【０１２４】
この基材の全面に対して、下層から順に下記の層を被覆層として公知の熱ＣＶＤ法により形成した。すなわち、基材の表面側から順に、０．４μｍのＴｉＮ、２．１μｍのＴｉＣＮ（ＭＴ−ＣＶＤ法により形成）、および２．２μｍのαアルミナ（α−Ａｌ2Ｏ3）をそれぞれ内層として形成し、これらの内層の最上層であるαアルミナ上にこれと接するように外層として１．６μｍのＴｉＮを形成した（以上の被覆層を被覆層Ｎｏ．８とする）。
【０１２５】
以下同様にして、この被覆層Ｎｏ．８に代えて下記の表７に記載した被覆層Ｎｏ．９〜１３をそれぞれ基材の全面に対して被覆した。
【０１２６】
【表７】
2007111838.tif 000009
【０１２７】
上記表７において、内層は左側のものから順に基材の表面上に積層させた。また被覆層Ｎｏ．８〜１０は、被覆層Ｎｏ．７と同様全て公知の熱ＣＶＤ法により形成した。被覆層Ｎｏ．１１〜１３は公知のＰＶＤ法により形成した。
【０１２８】
そしてこれらの被覆層を形成した基材に対して、実施例１と同じ５種類の処理方法Ａ〜Ｅを各々実施した。
【０１２９】
このようにして、以下の表８〜表９に記載した２５種類の刃先交換型切削チップＮｏ．５３〜Ｎｏ．７７を製造した。表中に「※」の記号を付したものが本発明の実施例であり、それ以外のものは比較例である。なお、表８〜表９における外層の厚み、Ａ／Ｂ値、表面粗さＲaおよびＳ／Ｔ値は実施例１と同様にして求めたものである。また、以下の表１０に記載した刃先交換型切削チップについては、実施例１の表４のものと同様に内層が露出するものであった。
【０１３０】
一方さらに、上記の刃先交換型切削チップＮｏ．５３、Ｎｏ．５４、Ｎｏ．５９、Ｎｏ．６１、Ｎｏ．７２およびＮｏ．７３の内層の最上層であるアルミナ（α−Ａｌ2Ｏ3またはκ−Ａｌ2Ｏ3）層について残留応力を測定した。この残留応力の測定は、これらの刃先交換型切削チップの逃げ面側の切削に関与するコーナー９の近傍（２つの逃げ面が交差する稜に対して刃先処理加工がされた部分の中央部）を示す図１６のスポットＶ（スポットサイズ：直径０.５ｍｍ）で示される領域を測定した（具体的測定方法は、上述のＸ線応力測定装置を用いたｓｉｎ2ψ法を採用した）。なお、この測定領域は、逃げ面の切削に関与する部位を代表する領域である。
【０１３１】
そして、該測定の結果、各刃先交換型切削チップの残留応力は以下の通りであった。
刃先交換型切削チップＮｏ．５３：０．２ＧＰａ
刃先交換型切削チップＮｏ．５４：０．２ＧＰａ
刃先交換型切削チップＮｏ．５９：−０．３ＧＰａ
刃先交換型切削チップＮｏ．６１：−０．４ＧＰａ
刃先交換型切削チップＮｏ．７２：−１．２ＧＰａ
刃先交換型切削チップＮｏ．７３：−１．２ＧＰａ
【０１３２】
そして、これらの刃先交換型切削チップＮｏ．５３〜７７について、下記条件でフライス切削試験を行ない、逃げ面摩耗量と欠損率を測定した。その結果を以下の表８〜表９に示す。
【０１３３】
＜フライス切削試験の条件＞
（耐摩耗性試験）
被削材：ＳＫＤ１１ブロック材
切削速度：２２０ｍ／ｍｉｎ.
送り：０．３ｍｍ／刃
切込み：２．０ｍｍ
切削油：有（水溶性）
切削距離：２ｍ
カッター：ＷＧＣ４１６０Ｒ（住友電工ハードメタル（株）製）
上記カッターへの刃先交換型切削チップの取り付け数は１枚とした
（靭性試験）
被削材：Ｓ５０Ｃブロック材（スリット有）
切削速度：１５０ｍ／ｍｉｎ.
送り：０．４５ｍｍ／刃
切込み：２．０ｍｍ
切削油：無
切削距離：１ｍ
カッター：ＷＧＣ４１６０Ｒ（住友電工ハードメタル（株）製）
上記カッターへの刃先交換型切削チップの取り付け数は１枚とした
評価：２０切れ刃を２分間切削した場合の欠損数から欠損率を求める
（すなわち、欠損した切れ刃数をｎとすると欠損率（％）＝ｎ／２０）
【０１３４】
【表８】
2007111838.tif 000010
【０１３５】
【表９】
2007111838.tif 000011
【０１３６】
【表１０】
2007111838.tif 000012
【０１３７】
表８〜表９より明らかなように、外層の平均厚みＡμｍ、Ｂμｍから求められるＡ／Ｂ値が０．９以下である本発明の実施例の刃先交換型切削チップは、比較例の刃先交換型切削チップに比し良好な逃げ面摩耗量および欠損率を示し、耐摩耗性と靭性とが高度に両立されたものであった。また、この傾向は、外層の表面粗さＲaＳμｍ、Ｔμｍから求められるＳ／Ｔ値が小さくなる程顕著なものであった。なお、参考として、刃先交換型切削チップＮｏ．５３とＮｏ．５４について、ブラスト法により表面全面の外層を除去した後、上記と同じ切削試験を行なったところ、欠損率については同様の結果が得られたが、逃げ面摩耗量が劣っていたとともに切削試験に使用したコーナーの識別が困難であった。
【０１３８】
以上、本発明の実施例である刃先交換型切削チップは、各比較例の刃先交換型切削チップに比し優れた効果を有していることは明らかであり、耐摩耗性と靭性とを高度に両立できるものであった。さらに、本発明の実施例の刃先交換型切削チップは、切削に使用したコーナーの識別が容易にできるものであった。なお、本実施例は、チップブレーカが形成されている刃先交換型切削チップの場合について示したが、以下の実施例で述べる通りチップブレーカが形成されていない刃先交換型切削チップに対しても有効である。
【０１３９】
＜実施例４＞
０．３質量％のＴａＣ、０．３質量％のＣｒ3Ｃ2、７．５質量％のＣｏおよび残部ＷＣからなる組成の超硬合金粉末をプレスし、続けて真空雰囲気中で１４４０℃、１時間焼結し、その後平坦研磨処理および刃先稜線に対してＳｉＣブラシによる刃先処理（すくい面側から見て０．０５ｍｍ幅−２５°のホーニングを施す、図１３参照）を行なうことにより、ＪＩＳ  Ｂ４１２０（１９９８改）規定の切削チップＳＰＧＮ１２０４０８の形状と同形状の超硬合金製チップを作製し、これを基材とした。この基材は、チップブレーカを有さないとともに表面に脱β層が形成されておらず、１つの面がすくい面となり、４つの面が逃げ面となるとともに、そのすくい面と逃げ面とは刃先稜線（上記の通り刃先処理がされているので仮定的な稜となっている）を挟んで繋がるものであった。刃先稜線は、計４つ存在した。また、２つの逃げ面と１つのすくい面とが交差する交点がコーナー（上記の通り刃先処理がされているので仮定的な交点となっている）であり、このようなコーナーは計４つ存在した。
【０１４０】
続いて以下の表１１に記載したように、この基材の全面に対して実施例３と同様の被覆層を各々形成した（すなわち、表１１における被覆層Ｎｏ．は実施例３の被覆層Ｎｏ．を示す）。
【０１４１】
そしてこれらの被覆層を形成した基材に対して、実施例１と同じ５種類の処理方法Ａ〜Ｅを各々実施した。なお、表１１における外層の厚み、Ａ／Ｂ値、表面粗さＲaおよびＳ／Ｔ値は実施例１と同様にして求めたものである。
【０１４２】
このようにして、表１１に記載した２２種類の刃先交換型切削チップＮｏ．７８〜Ｎｏ．９９を製造した。表中に「※」の記号を付したものが本発明の実施例であり、それ以外のものは比較例である。なお、以下の表１２に記載した刃先交換型切削チップについては、実施例１の表４のものと同様に内層が露出するものであった。
【０１４３】
一方さらに、上記の刃先交換型切削チップＮｏ．８０、Ｎｏ．８９、Ｎｏ．９０、Ｎｏ．９１、およびＮｏ．９２の内層の最上層（ＺｒＯ2層）について残留応力を測定した。この残留応力の測定は、これらの刃先交換型切削チップの逃げ面側の切削に関与するコーナー９の近傍を示す図１７のスポットＷ（スポットサイズ：直径０.５ｍｍ）で示される領域を測定した（具体的測定方法は、上述のＸ線応力測定装置を用いたｓｉｎ2ψ法を採用した）。なお、この測定領域は、逃げ面の切削に関与する部位を代表する領域である。
【０１４４】
そして、該測定の結果、各刃先交換型切削チップの残留応力は以下の通りであった。
刃先交換型切削チップＮｏ．８０：０．２ＧＰａ
刃先交換型切削チップＮｏ．８９：−２．３ＧＰａ
刃先交換型切削チップＮｏ．９０：−０．３ＧＰａ
刃先交換型切削チップＮｏ．９１：−０．８ＧＰａ
刃先交換型切削チップＮｏ．９２：−０．９ＧＰａ
【０１４５】
そして、これらの刃先交換型切削チップＮｏ．７８〜９９について、下記条件でフライス切削試験を行ない、刃先交換型切削チップの逃げ面摩耗量と欠損率を測定した。その結果を以下の表１１に示す。
【０１４６】
＜フライス切削試験の条件＞
（耐摩耗性試験）
被削材：Ｓ４５Ｃ（Ｐｂレス鋼）
切削速度：２５０ｍ／ｍｉｎ.
送り：０．２ｍｍ／刃
切込み：１．０ｍｍ
切削油：無
切削距離：５ｍ
カッター：ＤＰＧ４１６０Ｒ（住友電工ハードメタル（株）製）
上記カッターへの刃先交換型切削チップの取り付け数は１枚とした
（靭性試験）
被削材：ＳＣＭ４３５（スリット有）
切削速度：２００ｍ／ｍｉｎ.
送り：０．３５ｍｍ／刃
切込み：２．０ｍｍ
切削油：無
切削距離：１ｍ
カッター：ＤＰＧ４１６０Ｒ（住友電工ハードメタル（株）製）
上記カッターへの刃先交換型切削チップの取り付け数は１枚とした
評価：２０切れ刃を２分間切削した場合の欠損数から欠損率を求める
（すなわち、欠損した切れ刃数をｎとすると欠損率（％）＝ｎ／２０）
【０１４７】
【表１１】
2007111838.tif 000013
【０１４８】
【表１２】
2007111838.tif 000014
【０１４９】
表１１より明らかなように、外層の平均厚みＡμｍ、Ｂμｍから求められるＡ／Ｂ値が０．９以下である本発明の実施例の刃先交換型切削チップは、比較例の刃先交換型切削チップに比し良好な逃げ面摩耗量および欠損率を示し、耐摩耗性と靭性とが高度に両立されたものであった。また、この傾向は、外層の表面粗さＲaＳμｍ、Ｔμｍから求められるＳ／Ｔ値が小さくなる程顕著なものであった。なお、参考として、刃先交換型切削チップＮｏ．８９とＮｏ．９３について、ブラスト法により表面全面の外層を除去した後、上記と同じ切削試験を行なったところ、欠損率については同様の結果が得られたが、逃げ面摩耗量が劣っていたとともに切削試験に使用したコーナーの識別が困難であった。
【０１５０】
以上、本発明の実施例である刃先交換型切削チップは、各比較例の刃先交換型切削チップに比し優れた効果を有していることは明らかであり、耐摩耗性と靭性とを高度に両立できるものであった。さらに、本発明の実施例の刃先交換型切削チップは、切削に使用したコーナーの識別が容易にできるものであった。
【０１５１】
以上のように本発明の実施の形態および実施例について説明を行なったが、上述の各実施の形態および実施例の構成を適宜組み合わせることも当初から予定している。
【０１５２】
今回開示された実施の形態および実施例はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【図面の簡単な説明】
【０１５３】
【図１】切削加工時における刃先交換型切削チップと被削材との接触状態を模式的に示した概略図である。
【図２】本発明の刃先交換型切削チップの一例を示す概略斜視図である。
【図３】チップブレーカを有さないネガティブタイプの刃先交換型切削チップの概略断面図である。
【図４】チップブレーカを有するネガティブタイプの刃先交換型切削チップの概略断面図である。
【図５】チップブレーカを有さないポジティブタイプの刃先交換型切削チップの概略断面図である。
【図６】チップブレーカを有するポジティブタイプの刃先交換型切削チップの概略断面図である。
【図７】刃先稜線近傍部において内層が露出したチップブレーカを有さないネガティブタイプの刃先交換型切削チップの概略断面図である。
【図８】刃先稜線近傍部において内層が露出したチップブレーカを有するネガティブタイプの刃先交換型切削チップの概略断面図である。
【図９】刃先稜線近傍部において内層が露出したチップブレーカを有さないポジティブタイプの刃先交換型切削チップの概略断面図である。
【図１０】刃先稜線近傍部において内層が露出したチップブレーカを有するポジティブタイプの刃先交換型切削チップの概略断面図である。
【図１１】２つの逃げ面がなす角度を２等分する直線Ｌを表した刃先交換型切削チップの平面図である。
【図１２】図１１の直線Ｌにおける概略断面図である。
【図１３】基材の刃先処理部の一例を示した概略断面図である。
【図１４】刃先稜線近傍部において内層が露出した場合の平均厚みと表面粗さＲaの規定領域を示した刃先交換型切削チップの概略断面図である。
【図１５】刃先交換型切削チップの逃げ面側のコーナーの近傍を示す概略側面図である。
【図１６】図１５とは異なる刃先交換型切削チップの逃げ面側のコーナーの近傍を示す概略図である。
【図１７】図１５とは異なる刃先交換型切削チップの逃げ面側のコーナーの近傍を示す概略側面図である。
【符号の説明】
【０１５４】
１  刃先交換型切削チップ、２  すくい面、３  逃げ面、４  刃先稜線、５  被削材、６  切り屑、７  貫通孔、８  基材、９  コーナー、１１  被覆層、１２  内層、１３  外層。
【図１】
2007111838.tif 000015
【図２】
2007111838.tif 000016
【図３】
2007111838.tif 000017
【図４】
2007111838.tif 000018
【図５】
2007111838.tif 000019
【図６】
2007111838.tif 000020
【図７】
2007111838.tif 000021
【図８】
2007111838.tif 000022
【図９】
2007111838.tif 000023
【図１０】
2007111838.tif 000024
【図１１】
2007111838.tif 000025
【図１２】
2007111838.tif 000026
【図１３】
2007111838.tif 000027
【図１４】
2007111838.tif 000028
【図１５】
2007111838.tif 000029
【図１６】
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【図１７】
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